Устройство для регистрации кривой тепловыделения в цилиндре двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано для регистрации тепловыделения в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. Известно устройство для регистра ции кривой тепловьщеления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, усилитель, дифференцирующую цепочку, пер вую и вторую перемножающие схемы, первый и второй резисторы, осциллог раф и функциональный генератор сиг налов положения поршня, причем осциллограф связан параллельно с первой перемножающей схемой через первый резистор и с второй перемножающей схемой через второй резистор, датчик через усилитель подключен к первой перемножающей схеме непосред ственно и ко второй схеме - через дифференцирующую цепочку, а функцио нальный генератор соединен с перемножающими схемами fl. Однако такое устройство имеет пониженную точность регистрации кри вой тепловыделения, так как в нем не учитываются регшьные свойства рабочего -тела, а именно отношение теплоекисостей в процессах при постоянном давлении и постоянном объем Кроме того данное устройство при годно только для машин с определенным радиусом кривошипа и диаметром цилиндра. Целью изобретения является повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в устройство для регистрации кривой тепловыделения в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, усилитель дифференцирующую цепочку, первую и вторую перемножающие схемы, первый и второй резисторы, осциллограф и функциональный генератор сигналов положения поршня, причем осциллограф связан параллельно с первой перемножающей схемой через первый резистор и с второй перемножающее и схе мой через второй резистор, датчик через усилитель подключен к первой перемножающей схеме непосредственно и ко второй схеме - через дифференцирующую цепочку, а функциональный генератор соединен с перемножающими схемами, дополнительно включены пер вый и второй потенциометры, а функциональный генератор выполнен в виде первого и второго магнитных бара банов , причем одноименные потенциометры включены в связи соответствую щих барабанов с перемножающими схем ми. Теоретическое обоснование работы устройства сводится к следующему. Как известно, уравнение первого .закона термодинамики для процессов. ае сопровождающихся химическими реакциями , имеет вид atv c3iu + Pdv , (i; где dq - элементарное количество тепла, отнесенное к 1 кг рабочего тела; du - соответствующее изменение внутренней знергии Р - Давление; dV - соответствующее изменение удельного объема. Изменение внутренней энергии может ыть представлено в виде ., , ,„ где R - .газовая постоянная; К г показатель адиабаты. : С учетом уравнения (2) уравнение, (1) приводится к виду av-T P V - Pdv PJvA-. Относя уравнение (3) к изменению угла поворота кривошипа двигателя оС, получаем di; к „av V ( dv dp ЗсСКЙ ddC lFTadLlKHJMV dfll dd/ (4 где M - масса газа в цилиндре; V - объем цилиндра при повороте кривошипа на угол ot. С учетом того, что Q qM, полуимM l-{KP v|e.). (У, ddL К-1 Ч Во. cJcL/ Для центрального кривошипа-шатуного механизма изменение объема цииндра связано с узлом поворота криошипа уравнением dV FR{3moC-« |-sinZot)clot, (Ь) де F - площадь поршня; R - радиус кривошипа; Я - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Объем цилиндра при данном угле оворота кривошипа описывается уравением(l-co5oC+-|-s nV) (Т) Подставляя уравнение (6) и (7) уравнение (5) лолучим ddL К- 1 кр(9ш OL+1- sin 2ot)+(i-co$ )|| j Ha основании полученной формулы озможна регистрация кривой тепловыеления по углу поворота коленчатого ала. Эта регистрация объективна на частке такта сжатия, так как только этом случае показатель адиабаты К изменяется незначительно V это изменение слабо сказывается на полученных результатах. На чертеже изображена схема устройства. На цилиндре двигателя 1 установлен датчик 2 давления. Вырабатываемый датчиком 2 электрический сигнал усиливается в усилителе 3 и подаетюя на перемножающую схему 4 и дифференцирующую цепочку.5, связанную с вхо дом второй перемножающей схемы 6. С валом двигателя жестко связаны Mat нитные барабаны, на которых записаны функции%tci)s{not |-sin 2сС А/2 -созо6 -|-51п2о, первый магнитный барабан 7 связан с помощью первого потенциометра 8, в который . ; К ВВОДИТСЯ постоянно .коэффициент jT FR с вторым входом перемножающей схемы и магнитный барабан 9 связан с помощыо потенциометра 10, в который ..вводится постоянный коэффициент -Si-fO с вторым входом перемножаю. К- щей схемы б. :: Выходы перемножающих схем 4 и 6 связаны с первым и вторым резисторами 11 и 12, которые, в свою очередь связаны с измерительным или регистрирующим прибором (осциллографом) 1 Дифференцирующая цепочка 5 и пе ремножсцощие :схемы могут быть легко реализованы на операционных усилите лях типа 1УТ401. Устройство работает следующим обре.зом. Сигнал давления газа в цилиндре датчиком 2 превращается в электрический аналог i Р (OL) , который усиливается в усилителе 3 и поступает на вход первой перемножающей схемы 4. На второй вход схемы 4 поступает с первого магнитного барабана 7 сигнал 4-(ot) + -|- sin2dL, умноженный с помощью первого потенциометра 8 на коэффициент Таким образом, с выхода перемножающей схемы 4 на первый резистор 11 поступает сигнал ррр 55поС -| sin2ot) Одновременно сигнсш давления поступает на вход дифференцирующей цепочки 5, затем на вторую перемножающую схему б и через второй резистор 12 попадает на осциллограф 13. При этом на схему б поступает тгисже сигнал (l-cosd+y ) от второго потенциометра 10,и второго барабана 9, который выдает сигнал f W -c osdii j- : Таким образом, на осциллограф поступает сигнал -j- JKPFR (sinrf -|-stn2oC) +FR (l-cosd l-s-in ot) , no которому производится регистрация кривой тепловыделения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ . КРИВОЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик давления, усилитель, дифференцирующую цепочку, первую и вторую перемножающие схемы, первый и второй резисторы, осциллограф и функциональный генератор сигналов положения поршня, причем осциллограф iсвязан параллельно с первой перем.ножающей схемой через первьй резистор и с второй перемножающей схемой через второй резистор, датчик через усилитель подключен к первой перемножающей схеме непосредственно и ко второй схеме - через дифференцирующую цепочку, а функциональный генератор соединен с перемножающими схемами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство включены первый и второй- потенциометры, а функциональный генератор выполнен в виде первого и второго магнитных барабанов, причем одноименные потенциометры включены в связи соответствующих т барабанов с перемножающими схемами. iX jf ifco-a bin ti 10 ( Ф